热效应对焦煤甲烷解吸迟滞特征的影响研究*

为揭示煤中甲烷气体的储运机制,选取井下煤样研究不同温度条件下甲烷气体的等温吸附解吸实验。基于Langmuir模型、等量吸附热计算模型和解吸迟滞系数对实验数据进行分析,研究煤中甲烷气体解吸迟滞现象的热力学特征。结果表明:随温度升高,Langmuir模型得到的吸附常数均呈下降趋势;甲烷解吸迟滞现象明显,迟滞程度随温度升高缓慢下降;受解吸迟滞效应影响,相邻温度区间内吸附曲线的等量吸附热较为相近,不同温度区间内解吸曲线的等量吸附热高于吸附曲线,差异显著;解吸迟滞现象影响煤层甲烷含量预测的准确性,并且解吸曲线的热力学特征规律性较差。     

细菌-矿物复合吸附剂对重金属离子的吸附与解吸作用

将胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)KO2菌株在无氮培养基中培养得到细菌吸附剂,将K02分别接种到含有硅藻土或沸石粉的培养基中培养,得到细菌-硅藻土复合吸附剂和细菌-沸石复合吸附剂,研究三者对几种重金属离子的吸附和解吸作用.结果表明,细菌与矿物的复合吸附剂效果更好,解吸率也更高,其中细菌-沸石复合吸附剂效果最好.比较对Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cd3+、pb2+的吸附作用.该吸附剂对Pb2+选择性最好,吸附率达97%,且吸附后可以自动聚集成团沉降,相比细菌和矿粉单独使用,沉降时间明显加快.用浓度均为0.1 mol/L的草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、硝酸钠4种溶液作解吸剂,分别对上述3种吸附剂体系进行解吸.EDTA-2Na对3种吸附条件下的Pb2+解吸效果最好,最高达到90%.在应用细菌吸附剂和细菌-硅藻土吸附剂条件下,EDTA-2Na解吸效果从大到小为Pb2+、Cu2+、Cr3+其他解吸剂均对Cu2+效果最好;草酸的解吸率从大到小依次为Cu2+、Cr3+、Cd2+、Zn2+、Pb2+.而在采用细菌-沸石吸附剂条件下,不同解吸剂对不同重金属解吸效果完全不同.用EDTA-2Na做解吸剂,5种离子的解吸率都明显高于其他组,草酸对Cr3+解吸率最高.研究表明,对重金属离子废水吸附和解吸效果较好的组合为细菌-沸石吸附剂和EDTA-2Na.     

新疆某石化企业污水库周边土壤对钴的吸附行为研究

采用静态吸附法研究了新疆菜石化企业污水库周边土壤对重金属钴的吸附特征,考察了溶液pH值、钴离子平衡质量浓度、背景电解质浓度、吸附时间和环境温度等因素对钴吸附量的影响,并对吸附机理进行了初步探讨.结果表明:溶液pH值为1～4时,改变pH值对土壤吸附钴的影响显著;吸附时间在3h左右时钴吸附量趋于稳定;随溶液背景电解质浓度增大,土壤对钴的吸附量呈现先急剧后缓慢的下降趋势;土壤对钴的吸附量随温度升高而增加.拟合结果表明,Langmuir和Freundlich模型能较好地描述土壤对钴吸附的热力学过程;在3h内,土壤对钴吸附的动力学过程可以用一级反应动力学方程表示.方差分析结果表明,对土壤吸附钴量有显著性影响的因素有溶液pH值、钴离子平衡浓度、吸附时间和温度等.     

水稻土壤组分去除有机质和游离氧化铁后对As5+吸附解吸特征的影响

采用平衡液吸附法、NaCl解吸剂解吸法研究了名山河流域水稻土原土及各粒径组分去除有机质和游离氧化铁后对砷(As~(5+))的吸附解吸特性,同时运用热力学和动力学方法,研究了去除有机质、游离氧化铁后的土壤微团聚体(0.25~2 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm、0.002 mm)对砷(As~(5+))的吸附解吸过程。结果表明:1)同时去除有机质和游离氧化铁后,水稻土原土及各粒径组分对砷(As~(5+))的吸附量有所减小,吸附量从大到小依次为(0.002 mm)、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm。砷(As~(5+))的动力学吸附量随时间延长而逐渐降低,60 min内反应迅速,在600min达到吸附动态平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳;2)等温吸附量随砷(As~(5+))的初始质量浓度增加逐渐增加,初始质量浓度0~100 mg/L时反应快速,在砷(As~(5+))初始质量浓度达到160 mg/L时吸附趋于饱和,等温吸附以Freundlich方程拟合最佳;3)易解吸量随时间和浓度的增加而增加,易解吸率顺序与吸附量顺序相反,易解吸率也随着有机质、游离氧化铁含量的减少而增加;4)去除土壤中的有机质、游离氧化铁后,砷的吸附减少量随时间和浓度增加而增加,吸附减少量与有机质、游离氧化铁去除量呈正比。     

土壤矿质胶体对镉的吸附-解吸热力学与动力学研究

通过等温吸附-解吸热力学与动力学实验,研究了土壤胶体对镉的吸持特性.结果表明,吸附等温线拟合以Freundlich方程最优,其次是Langmuir方程.按对镉的吸附量由大到小顺序胶体依次是:紫色土矿质胶体(8 216.34 mg/kg)、黄壤矿质胶体(6 468.11 mg/kg)、紫色土去铁矿质胶体(4 963.13 mg/kg)和黄壤去铁矿质胶体(2 342.83mg/kg).而吸附强度则相反,按解吸率大小胶体依次是:紫色土去铁矿质胶体(8.7%～33.9%)、黄壤去铁矿质胶体(2.2%～25.4%)、紫色土矿质胶体(6.8%～18.9%)和黄壤矿质胶体(0.6%～17.7%).由动力学实验得出:土壤矿质胶体对镉的等温吸附-解吸过程分为开始时的快速反应阶段和随后的慢速反应阶段,吸附和解吸过程中两阶段划分时间点分别为4 h和12 h,动力学过程以双常数方程描述最佳.     

不同质地土壤中四环素类抗生素的吸附解吸特性研究

抗生素滥用导致的低浓度抗生素环境暴露诱导产生抗生素耐药基因,对人类健康构成潜在威胁。土壤是抗生素类污染物的主要容纳库,也是其迁移进入水环境的必经路径。采用批平衡吸附试验法,研究了四环素和土霉素在不同质地土壤(黏土、壤土和砂土)中的吸附和解吸行为。结果表明,黏土、壤土和砂土对四环素和土霉素的吸附过程可分为快速吸附阶段和慢速平衡阶段。吸附行为均可用Freundlich模型描述,平均拟合决定系数为0.996,其中壤土对四环素和土霉素的吸附能力最强,砂土的吸附能力最弱。四环素和土霉索在黏土和砂土中属于"S型"等温吸附,在壤土中的吸附属于"L型"等温吸附。研究表明,四环素在土壤中的吸附以物理吸附为主,且在黏土、壤土和砂土中解吸过程的滞后系数明显高于土霉素。     

名山河流域黄壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸特征

以名山河流域老冲积黄壤无机纳米微粒为对象,从纳米尺度分析钙的吸附解吸机制对土壤养分状况的影响,并采用等温吸附法和静态解吸法,比较不同土地利用方式下钙的吸附解吸特征差异.结果表明:1)不同土地利用方式土壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸量均随钙质量浓度增加而增加,在低质量浓度范围内吸附量增加较快,在高质量浓度范围内增加趋缓,不同土地利用方式下钙的吸附能力从高到低为水田(2 580.69 mg/kg)、茶园(2 452.30 mg/kg)、旱地(1 935.10mg/ks)、林地(1 867.36mg/kg)、果园(1 520.65 mg/kg),土壤无机纳米微粒对钙的解吸率从大到小为果园、林地、旱地、茶园、水田,且解吸率随外加钙质量浓度增加而增大;2)去除土壤组分(有机质、游离氧化铁)后,无机纳米微粒对钙的吸附量及解吸量均有所增加,5种土地利用方式吸附增加量从大到小为水田、旱地、茶园、林地、果园;3)去除土壤组分前后,无机纳米微粒对钙的等温吸附均以Freundlich方程拟合效果最佳,相关系数在0.954 5～0.989 0,达到极显著水平,Langmuir方程与Temkin方程拟合效果不佳.研究表明,钙离子以非专性吸附为主,专性吸附为辅,有机质和游离氧化铁的存在会阻碍土壤对钙的吸附及解吸.     

土壤中磁铁矿对Cr(Ⅵ)还原菌吸附行为的研究

土壤矿物和土壤微生物都是土壤环境的重要组成部分.土壤中存在的Cr(Ⅵ)还原菌在矿物上的吸附行为可能会影响土壤中Cr(Ⅵ)的还原及铬的迁移.研究选取土壤中典型矿物(磁铁矿)为研究对象,探讨了其对Cr(Ⅵ)还原菌QH-2的吸附行为.在试验过程中,测定不同pH值条件下磁铁矿对菌株的吸附量及Zeta电位.使用扫描电镜、傅立叶变换红外光谱仪对吸附菌株后的磁铁矿进行表征.结果表明:磁铁矿可以吸附菌株QH-2,且吸附后晶体结构没有改变;菌株同磁铁矿的吸附在接触1 h后基本达到稳定,且磁铁矿对菌株的最高吸附量能达到129 mg/g.随pH值变化(6～10),磁铁矿对菌株吸附量先上升后下降.傅立叶变换红外光谱图表明磁铁矿吸附菌株后,特征峰位置无明显变化.研究表明磁铁矿能有效地吸附菌株QH-2,且二者吸附以静电作用为主,不涉及价键变化.     

光合细菌对土壤中呋喃丹的生物降解

以一株降解呋喃丹的光合细菌球形红细菌(Rhodobacter sphaeroides)H菌株为材料,考察了其在实验室模拟条件下降解土壤中呋喃丹的影响因素及其动力学过程.结果表明,该菌降解呋喃丹的最适条件为:温度30℃,pH=7.0,接种量107个/g.在最适条件下,H菌株对初始质量浓度为5.0～25 mg/kg呋喃丹的降解反应均符合一级动力学特征.可以将其应用于呋喃丹污染土壤的生物修复.     

不同污染负荷土壤中铊的吸附-解吸特征研究北大核心CSCD

采用一次平衡法研究广东某含铊硫铁矿废渣堆积区不同污染负荷土壤对Tl+的吸附-解吸行为。结果表明,废渣堆积区不同污染负荷土壤对Tl+的吸附过程可用Langmuir方程描述,且Tl+在土壤中的吸附属于表面络合型吸附,主要是物理吸附。离堆渣区越近的土壤,受Tl+污染的程度越大,对Tl+的吸附能力越低;同一剖面土壤,表层土壤的Tl+质量比明显高于心土层和底土层,对Tl+的吸附能力低于下层土壤,而心土层和底土层Tl+质量比的差别相对较小,对Tl+的吸附能力也比较接近。矿渣附近的表层土壤对Tl+的吸附率不大于26%,而心土层和底土层对Tl+的吸附率最大可达54.2%。不同污染负荷土壤对Tl+的解吸能力与其吸附能力相反,初始阶段对Tl+的解吸量随着吸附量的增加而平缓增加,当吸附量增加到某一定值时解吸量急剧增加。离堆渣场最近的A剖面表层土壤的解吸能力最强,解吸率最大可达约60%,而背景土壤的最大解吸率为31.4%,且土壤中Tl+的解吸有一定滞后。     

西北黄土对克百威的吸附特征

采用批量试验的方法研究了西北地区黄土对克百威的吸附动力学和热力学行为,并对相关影响因素进行了分析。结果表明:黄土对克百威吸附的最优动力学方程为准二级动力学方程;克百威在黄土中的吸附较好地符合Freundlich等温吸附方程;黄土吸附克百威过程中的吉布斯自由能ΔG■、焓变ΔH■及熵变ΔS■都小于0,表明黄土对克百威的吸附为自发进行的放热过程,并且吸附过程中体系混乱度减小,黄土吸附克百威的主要作用力为氢键力;pH值为4~10时,随pH值增大克百威的吸附容量减小,且pH值为4~8时减小趋势较平缓,p H值为8~10时减小趋势很大;随供试土样粒径减小,克百威在黄土中的吸附容量增大,当土壤粒径从0.45 mm减小到0.075 mm时,吸附容量由0.009 mg/g增加到0.049 mg/g;克百威在黄土中的吸附容量受其初始质量浓度影响很大,随克百威初始质量浓度增大,黄土对其的吸附容量相应增加,克百威初始质量浓度从20 mg/L增至110mg/L时,其在黄土中的吸附容量从0.080 mg/g增加至0.206 mg/g。     

苯系物在红壤不同粒径组分上的吸附-解吸行为

根据粒径将红壤组分分为4种(0.002 mm、0.002~0.05mm、0.05~0.25 mm、0.25~2 mm),研究了苯系物(邻二甲苯、对二甲苯和乙苯混合物,BTEX)在不同粒径组分上的吸附-解吸行为。结果表明,两区非平衡模型可以很好地拟合红壤不同粒径组分对BTEX的吸附动力学,吸附量随红壤粒径减小而增大。红壤不同粒径组分对BTEX的吸附-解吸过程接近于线性(R20.98),Kd随粒径减小而增大,表明红壤粒径的差异极大地影响了BTEX的吸附行为。同时,BTEX在红壤不同粒径组分上的解吸存在不同程度的滞后现象,滞后系数HI随粒径减小而增大。BTEX的解吸滞后现象比多环芳烃和石油烃明显,可能是由于BTEX的分子较小,易进入颗粒孔隙内部成为不可逆吸附部分而不容易解吸。通过XRD及FTIR分析了红壤不同粒径组分吸附BTEX前后的特征。XRD的分析结果表明,BTEX主要吸附于高岭石和伊利石表面;FTIR的结果表明,BTEX主要与羧酸酯、酚式羟基等官能团相结合而吸附于土壤颗粒上。     

空气氧化解吸NO络合吸收产物试验研究

Fe(Ⅱ) EDTA易被氧化为对NO无吸收能力的Fe(Ⅲ)EDTA,为实现Fe(Ⅱ)EDTA的循环使用,提出了Fe(Ⅱ)EDTA络合吸收-空气氧化解吸-铁屑还原再生组合脱除NO新工艺.采用空气氧化解吸络合吸收产物Fe(Ⅱ) EDTA (NO)中NO的方法,研究了温度及压力对Fe(Ⅱ)EDTA(NO)空气氧化解吸过程的影响.结果表明,0.4 MPa、333K为较优的解吸条件.该工艺可循环脱除NO,成本低、效率高,能有效回收NO2资源.     

含油污泥中不同族组分的脱附特性研究

针对含油污泥的热水脱附处理方法,在优化脱附工艺条件下,研究不同单组分脱附剂对含油污泥中各族组分的脱附特性,并据此复配脱附剂,研究各复配脱附剂对含油污泥中不同族组分的脱附特性.结果表明,聚氧乙烯型非离子表面活性剂对含油污泥的脱附效率优于多元醇型非离子表面活性剂; 各脱附剂对饱和烃、芳烃的脱附效率高于对胶质沥青质的脱附效率; 带脂肪链的脱附剂对饱和烃的脱附效率较高,带苯环的脱附剂对芳烃的脱附效率较高; 脱附剂亲油基与族组分的亲和性越强,脱附剂对该族组分的脱附效率越高.研究表明,根据各单组分脱附剂对不同族组分的脱附特性复配高效脱附剂的方法可行,复配脱附剂NP-8 5 & AEO-8 5对含油污泥的脱附效率可达89.40%.     

黄土中石油污染物的协同增溶作用研究

研究了腐殖酸钠以及阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)和十二烷基硫酸钠(SDS)在单独使用及混合溶液体系去除黄土中柴油的解吸效应,探讨了振荡时间、腐殖酸钠质量浓度、pH值等因素对柴油解吸的影响.实验结果表明,两种阴离子表面活性剂对黄土中的柴油都有很好的解吸效果.投加LAS质量浓度为1.0g/L和10.0g/L后的柴油解吸质量浓度分别达到44.934 mg/L和915.171 mg/L,解吸量分别是同等实验条件下清水作用的1.7倍和34.4倍.投加SDS的质量浓度为10.0 g/L后,柴油解吸率也会比清水振荡解吸增大22.3倍.加入单一腐殖酸钠的质量浓度为1g/L时,柴油的最大解吸量是清水冲洗时的5.3倍.腐殖酸钠(0.2g/L)和LAS(8g/L)混合溶液体系对柴油的解吸量是单独使用LAS解吸量的2.4倍,腐殖酸钠(0.2g/L)-SDS(8 g/L)体系的最大解吸量是单独使用SDS解吸量的2.6倍.在pH值为8.6的条件下,腐殖酸钠-LAS混合溶液体系对柴油的解吸量达到最大值.     

不同环境条件下黑土对四溴双酚A的吸附动力学特征

采集吉林省松源农田的黑土样品,研究四溴双酚A在黑土中的吸附动力学特征,并探讨了pH值、离子强度(CaCl_2)、温度等不同环境条件对吸附动力学的影响。结果表明,四溴双酚A在黑土中的吸附过程可以分为快速吸附阶段(0~4 h)和慢速吸附阶段(4~48h),并于48 h达到吸附平衡。黑土对四溴双酚A的吸附符合拉格朗日准二级动力学方程和内扩散模型,表明该吸附过程以化学吸附为主,而吸附过程的限速步骤为颗粒间扩散。pH值等环境条件对吸附有明显影响,当pH值在6~9时,随pH值降低,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快且平衡吸附量增加;离子强度(CaCl_2)为0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L时,离子强度增大,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快但平衡吸附量减小;温度为15℃、25℃、35℃时,随着温度升高,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快且平衡吸附量增加。     

腐殖酸钠和表面活性剂对黄土中石油污染物解吸增溶作用

选用十二烷基苯磺酸钠(LAS)、十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基磺酸钠(SAS)对污染的土壤进行解吸实验,研究了这3种阴离子表面活性剂和腐殖酸钠对黄土中柴油类污染物的协同增溶作用.结果表明,腐殖酸钠和3种阴离子表面活性剂对黄土中柴油的解吸均有显著增溶作用,使柴油的解吸量明显增加,柴油的去除率最高可达63%.SDS对柴油的解吸量随腐殖酸钠浓度增大呈线性增加关系;但腐殖酸钠浓度增加对 LAS和SAS的解吸曲线有突越点,超过此浓度后反而会抑制解吸作用.     

球形磁性活性炭制备及对土壤重金属Pb的吸附研究

以废旧汽车轮胎橡胶与城市污水处理厂污泥为原料,采用ZnCl2与H_2SO_4复配活化法,添加黏结剂和Fe_3O_4粉末,在真空管式气氛炉中炭化制备球形磁性活性炭,并测定其物理化学性能。研究球形磁性活性炭添加量、土壤pH值和含水率对球形磁性活性炭吸附重金属Pb的影响。采用火焰法-原子吸收分光光度计测定球形磁性活性炭对Pb的吸附量。结果表明:球形磁性活性炭的比表面积及亚甲基蓝吸附量相比商品活性炭要小,但其抗压强度高,不容易松散,便于回收,酸性官能团总量高,有助于提高球形磁性活性炭的吸附性能和对重金属的亲和力,因此球形磁性活性炭的综合理化性能优于干污泥活性炭和商品活性炭,适合用于土壤中重金属Pb的吸附;随添加量增加,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量也增加,当球形磁性活性炭添加质量分数为6%时,达到最优吸附效果;随土壤pH值增加,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量也增加,但当pH值超过5时,其吸附量开始下降;当吸附时间达到35 d后,其吸附量基本处于饱和状态;土壤含水率为20%时,吸附达到平衡。在最优工艺参数下,球形磁性活性炭对土壤中Pb的吸附量达到最大,为3.55 mg/g。球形磁性活性炭对土壤中重金属Pb的吸附过程可以用准二级动力学方程较好地解释,而且球形磁性活性炭经过1次再生后用于吸附土壤中Pb时,其吸附量达到2.56 mg/g,再生效率达72.11%,吸附效果良好。     

环境激素Pb对水稻生长发育的影响及污染修复

采用盆栽实验方法,研究环境激素Pb对水稻生长发育的影响、Pb在作物体内的积累特性及采用不同方法修复Pb污染土壤.研究结果表明,在PbCd复合污染条件下,Pb含量为300 mg/kg时,影响水稻的正常生长发育,水稻的减产幅度为13.3%.Pb在水稻不同部位的吸收表明,根系积累的Pb量占植株总积累量的98.36%,茎叶积累量占1.52%,籽实积累量仅占0.117%;复合元素PbCd投加到土壤中,导致水稻籽实中的Pb含量超过食品卫生标准,共存的Cd促进了水稻籽实对的吸收.经过石灰及石灰 CaMgP肥处理,可以降低土壤中Pb的活性;水稻根系可大量吸收土壤中的Pb,将根系从土壤中清除,即可达到污染修复的目的.     

离子液体对CO2吸收性能的研究进展

CO2引起的气候变暖已成为全球最关注的环境问题之一,利用离子液体固定CO2引起了众多学者的关注。介绍了近年来离子液体吸收CO2的研究进展,包括常规离子液体和含氨基离子液体、氨基酸离子液体、聚离子液体及其他离子液体等4种功能化离子液体,并简要分析了吸收机理。综合分析了每种离子液体的吸收性能,离子液体对CO2的吸收能力均随温度上升而减小,随压力升高而增加。烷基链的增长以及含氟基团的增加有利于对CO2的吸收。功能化离子液体由于引入了功能化基团,相同条件下,其对CO2的吸收力几乎是常规离子液体的两倍。此外,将离子液体与有机溶液(特别是醇胺溶液)混合能提高离子液体对CO2的吸收能力,且能降低生产费用。最后指出了高吸收性能、低黏度、低毒以及低成本是未来离子液体的研究方向。